(57)【要約】【課題】ランプ寿命中の劣化がなく、さらにランプ発光効率に影響を与えずに始動補助を行うことができる無電極放電灯及び照明器具を提供する。【解決手段】無電極放電灯１０及び照明器具は、バルブ１１と、バルブ１１と一体に気密空間２０を形成するキャビティ１２と、排気細管２４と、バルブ内に誘導電界を発生する誘導コイル３２、誘導コイル３２を巻回したフェライトコア３１からなるカプラ１４と、高周波電流を発生する点灯回路と、を備え、バルブ１１およびキャビティ１２よりなるランプ部１７にカプラ１４を着脱自在に組み付け、点灯回路から与えられた高周波電流により誘導コイル３２の発生した電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる。キャビティ１２の外面に長残光蛍光体１５を塗布し、キャビティ１２を挟んでカプラ１４側にヒーター１６を設けた。【選択図】図２
2010050055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有し保護膜および蛍光体膜を内壁に塗布したバルブと、
保護膜および蛍光体膜を塗布し前記バルブと一体に気密空間を形成するキャビティと、
前記キャビティの底部から天部に向けて開放され、放電ガスおよび金属容器に封入された水銀を収容した排気細管と、
前記バルブ内に誘導電界を発生する誘導コイル、前記誘導コイルを巻回したフェライトコアからなるカプラと、
高周波電流を発生する点灯回路と、
を備え、
前記バルブおよび前記キャビティよりなるランプ部に前記カプラを着脱自在に組み付け、
前記点灯回路から与えられた前記高周波電流により前記誘導コイルの発生した電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電灯において、
前記キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、
前記キャビティを挟んで前記カプラ側にヒーターを設けたことを特徴とする無電極放電灯。
【請求項２】
前記ヒーターは、ランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路を通じて駆動されることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
【請求項３】
前記共振回路に、温度により抵抗値を変動可能な熱感温素子を備えていることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯。
【請求項４】
請求項１〜４のいずれか１項記載の無電極放電灯を用いたことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を持たずに誘導コイルへの高周波電流の通電により形成される電磁界により放電ガスを励起発光させる無電極放電灯及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無電極放電灯は、放電ガスと水銀蒸気とを封入したバルブと、誘導コイルと、からなり、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界によって水銀蒸気を励起し水銀蒸気により放射された紫外線が蛍先体により可視光に変換されるようになっている。このような無電極放電灯は、内部に電極を持たない構造であるために、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命である。
【０００３】
一方、通常の電極を有する蛍光ランプの熱電極のような初期電子発生源が、無電極ランプのバルブ内に存在せず、バルブ内に偶然存在する電子によって放電を開始する。明所では、バルブに当たる紫外線や可視光によりバルブ内の放電ガスが、ある程度電離し、初期電子が比較的多く存在しているため、ランプが始動するまでの時問が比較的短い。これに対して暗所では、紫外線や可視光が少なく、バルブの放電ガスが殆ど電離しておらず、初期電子が少ないために、ランプが始動するまでの時間が長くなる。
【０００４】
そのため、従来の無電極放電灯では、暗所での点灯開始時間を短縮するために、暗所始動補助材が使用されている。暗所始動補肋材としては、例えばKr85などの放射性物質、セシウム(Cs)やナトリウム(Na)などの仕事関数の低い金属単体あるいはその酸化物、そして、長残光蛍光体や蓄光部材などがある。このうち、放射性物質は人体への危険性もあるため、利用を避けたいという願望がある。
【０００５】
従来の無電極放電灯及び照明器具の一例として、発光管内に、始動補助剤を付着させた容器を収容した無電極放電灯がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
従来の無電極放電灯及び照明器具の他の一例として、通気管の上部に取り付けられた保持体に暗所始動補助体を固定した無電極放電灯がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
従来の無電極放電灯及び照明器具のさらに他の一例として、内管の外周に長残光蛍光体を含む蛍光体層を塗布した無電極放電灯がある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６０５９４号公報（図１、段落番号００１０）
【特許文献２】特開２００５−１２３１５７号公報（図１、段落番号００３１）
【特許文献３】特開２００４−２３４９４５号公報（図１、段落番号００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１に開示された無電極放電灯では、保持体として開口部を持つ容器を用いている。これによりスパッタの度合いを低減させることは可能ではあるものの、始動補助性能を十分に確保するにはプラズマ近傍に配置する必要があるため、寿命中の劣化が避けられず、例えば６万時間や１０万時間といった長寿命ランプでは，暗所での始動遅れを回避できない虞がある。
【０００９】
上記特許文献２に開示された無電極放電灯では、保持体としてメッシュを用いた場合、低仕事関数の材料が放電によるスパッタなどでメッシュから飛散することがありうる。これを回避するために、放電から離れた箇所に保持体を設けた場合には、始動補助性能が十分でなくなる虞がある。また、このような無電極放電灯に、開口部を持つ保持体を用いると、保持体自体が重くなり、保持体の支持構造の強度をするために大型化する虞がある。
【００１０】
一方、上記特許文献３に開示された無電極放電灯では、凹入部に塗布した蛍光体に長残光蛍光体を含んでおり、この長残光蛍光体の残光による光電効果で電子を放出し、暗所での始動遅れを改善できるものの、この長残光蛍光体は、一般的に用いられている希土類蛍光体に比べて発光効率が劣るために、ランプの発光効率が低下する虞がある。
【００１１】
本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、ランプ寿命中の劣化がなく、さらにランプ発光効率に影響を与えずに始動補助を行うことができる無電極放電灯及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無電極放電灯は、透光性を有し保護膜および蛍光体膜を内壁に塗布したバルブと、保護膜および蛍光体膜を塗布し前記バルブと一体に気密空間を形成するキャビティと、前記キャビティの底部から天部に向けて開放され、放電ガスおよび金属容器に封入された水銀を収容した排気細管と、前記バルブ内に誘導電界を発生する誘導コイル、前記誘導コイルを巻回したフェライトコアからなるカプラと、高周波電流を発生する点灯回路と、を備え、前記バルブおよび前記キャビティよりなるランプ部に前記カプラを着脱自在に組み付け、前記点灯回路から与えられた前記高周波電流により前記誘導コイルの発生した電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電灯において、前記キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、前記キャビティを挟んで前記カプラ側にヒーターを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、キャビティの外面に塗布した長残光蛍光体に対しキャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けることにより、従来のものようにセシウムなどの低仕事関数の材料を始動補助材としてメッシユ構造とした場合に比べて、寿命中のスバッタによる飛散や劣化の問題がなくなる。
よって、寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
【００１４】
本発明の無電極放電灯は、前記ヒーターは、ランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路を通じて駆動されることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、ヒーターがランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路を通じて駆動されることにより、始動時にのみヒーターを加熱することができるために、長残光蛍光体の劣化を少なくして、より寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
【００１６】
本発明の無電極放電灯は、前記共振回路に、温度により抵抗値を変動可能な熱感温素子を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、共振回路に、温度により抵抗値が変動する、例えばＰＴＣサーミスタ等の熱感温素子を備えることにより、ランプ温度の高温時に抵抗値が高くなり、ランプ温度の低温時に抵抗値が低くなるようにすることで、低温時にヒーターを加熱させて長残光蛍光体を活性化させて長残光蛍光体から発する初期電子によって暗所始動性を確保することができる。
【００１８】
本発明の照明器具は、本発明の無電極放電灯を用いたことを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、キャビティの外面に塗布した長残光蛍光体に対しキャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けることにより、寿命末期まで安定した暗所での始動性能を確保した照明器具を提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無電極放電灯及び照明器具によれば、キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、キャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けた。
これにより、ランプ寿命中の劣化がなく、さらにランプ発光効率に影響を与えずに始動補助を行うことができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の複数の実施形態に係る無電極放電灯及び照明器具について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態の照明器具１は、反射板２と前面パネル３とで密閉された灯室内４に無電極放電灯１０を組み付けている。無電極放電灯１０は、照明器具１の外部で点灯回路５に電気的に接続され、点灯回路５は、天井や壁面に設けられている不図示の配線装置に電気的に接続される。
【００２３】
図２、図３、図４にも示すように、本発明の第１実施形態の無電極放電灯１０は、球状のバルブ１１と、バルブ１１の中央部に設けられ内側に中空部１３が形成されたキャビティ１２と、中空部１３に嵌装されたカプラ１４と、長残光蛍光体１５と、ヒーター１６と、を備える。バルブ１１とキャビティ１２とでランプ部１７を構成し、このランプ部１７がカプラ１４に分離可能に組み付けられている。
【００２４】
バルブ１１およびキャビティ１２は、透光性を有するガラス材料を用いて成形されており、バルブ１１の下端側のネック部１８とキャビティ１２の下端のフランジ部１９とを溶融して密封することにより、バルブ１１の内部に密閉空間２０を形成している。密閉空間２０には、放電ガスとしてアルゴンが４０Pa封入されている。バルブ１１の内面２１には保護膜２２と蛍光体膜２３とが積層塗布されている。
【００２５】
キャビティ１２は、上端が塞がれた筒状体であり、その中央部に有底の排気細管２４が設けられている。そのため、キャビティ１２の内部に水平断面視略ドーナツ形状の中空部１３が形成される。
【００２６】
排気細管２４内には、水銀を放出させるために、総量が略２００mgで、含有比率５％のBi(ビスマス)-In(インジウム)-Hg（水銀）化合物を金属容器２５に収容しており、金属容器２５を位置決めするためのガラスロッド２６が収容されている。
【００２７】
キャビティ１２の外周面には、その上部に保護膜２７と短残光蛍光体２８と長残光蛍光体２９とを２層或いは３層に積層塗布しているとともに、その下部の外周全周に長残光蛍光体１５を塗布している。これは、長残光蛍光体１５の発光効率が良好ではないために、プラズマ近傍に塗布するとランプの発光効率が低下する虞があるからである。
【００２８】
暗所始動補助材としての長残光蛍光体１５は、一般の蛍光体の残光時間(励起光が遮断されてから発光強度が１/１０に減衰するまでの時間)が数十ミリ秒であるのに対して、数十分と非常に長い。
【００２９】
この長残光蛍光体１５としては、例えば、ユーロビウム、ディスブロシウム共付活アルミン酸ストロンチウム蛍光体（SrAl2O4:Eu,Dy,Sr4Al14O25:Eu,Dy）、ユーロピウム、ネオジウム共付活アルミン酸カルシウム蛍光体（CaAl2O4:Eu,Nd）などが挙げられる。これらの蛍光体は、特に近紫外線(波長３００〜３８０nm)で励起されて発光するが，本実施形態の無電極放電灯１０の低圧水銀放電にも同波長の発光が含まれているため、長残光蛍光体１５を励起させることが可能である。これにより、ランブ消灯後も、長残光蛍光体１５は、非常に長い間残光を維持することができ、残光により生成される電子により暗所でも始動遅れが抑制できることを確認した。また、長残光蛍光体１５は、セシウム化合物のような低仕事関数の物質に比べて安定である。
【００３０】
カプラ１４は、円筒形状の放熱シリンダ３０と、放熱シリンダ３０の上端側に外嵌された円筒状のフェライトコア３１と、フェライトコア３１の外周部に巻回された誘導コイル３２と、で構成されている。
【００３１】
誘導コイル３２に通電する高周波電流は、数百Hzオーダーの低周波であるため、誘導コイル３２にフェライトコア３１の磁心を配置している。
【００３２】
そして、キャビティ１２を挟んで長残光蛍光体１５の反対側にヒーター１６を対向配置している。
【００３３】
カプラ１４の各部は、水平断面視環状を有し、その外径はキャビティ１２の中空部１３の内径よりもわずかに小さく設定されている。また、放熱シリンダ３０の内径は、排気細管２４の外径よりもわずかに大きく設定されている。これにより、カプラ１４をキャビティ１２の中空部１３に内嵌することができる。
【００３４】
ランプ部１７の下端には口金３３が設けられており、口金３３によってランプ部１７とカプラ１４とが結合されている。
【００３５】
図５にも示すように、ヒーター１６は、二次コイル３４に直列に接続されている。二次コイル３４は、誘導コイル３２の下方側においてフェライトコア３１に巻回されている。そのため、ヒーター１６は、ランプ点灯前の始動時に、誘導コイル３２からの誘導起電力を受けて駆動され、ヒーター１６に対向配置されている長残光蛍光体１５を活性化する。
【００３６】
このような無電極放電灯１０は、点灯回路５から誘導コイル３２に高周波電力を供給することにより、誘導コイル３２の周囲に高周波磁界が発生する。この高周波磁界により、密閉空間２０内の電子が加速され、電子の衝突によりガスが電離し放電が発生する。また、放電中は希ガスが励起され、励起された原子は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線は、バルブ１１の内壁に塗布されている蛍光体膜２３により可視光に変換される。そして、変換された可視光がバルブ１１を透過して外部に放出される。
【００３７】
このとき、ランプ点灯前の始動時に、誘導コイル３２からの誘導起電力を受けてヒーター１６が駆動されて長残光蛍光体１５が活性化される。
よって、ランプ点灯前の始動時に、長残光蛍光灯１５から発生する初期電子によって、その後の点灯時の放電を促進して暗所での始動性能を向上させる。
【００３８】
前述した第１実施形態の無電極放電灯１０によれば、キャビティ１２の外面に塗布した長残光蛍光体１５に対しキャビティ１２を挟んでカプラ１４側にヒーター１６を設けた。
これにより、従来のものようにセシウムなどの低仕事関数の材料を始動補助材としてメッシユ構造とした場合に比べて、寿命中のスバッタによる飛散や劣化の問題がなくなる。
よって、寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
【００３９】
また、第１実施形態の照明器具１によれば、キャビティ１２の外面に塗布した長残光蛍光体１５に対しキャビティ１２を挟んでカプラ１４側にヒーター１６を設けた無電極放電灯１０を装備したことにより、寿命末期まで安定した暗所での始動性能を確保した照明器具１を提供できる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の無電極放電灯及び照明器具について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００４１】
図６に示すように、本発明の第２実施形態の無電極放電灯４０は、ヒーター１６に、二次コイル４１とコンデンサーＣ１とからなる共振回路４２を接続している。
【００４２】
図７にも示すように、ヒーター１６は、共振回路４２がランプ点灯前の始動時周波数ｆ１に対して、数１の関係により時間ｔ１で共振してヒーター１６を加熱し、ヒーター１６の熱によって長残光蛍光体１５を活性化する。その後、無電極放電灯１０は、周波数ｆ２により時間ｔ２で点灯する。
【数１】
2010050055.tif 000003
【００４３】
第２実施形態の無電極放電灯４０によれば、ヒーター１６がランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路４２を通じて駆動されることにより、始動時にのみヒーター１６を加熱することができるために、長残光蛍光体１５の劣化を少なくして、より寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の無電極放電灯及び照明器具について説明する。
【００４５】
図８に示すように、本発明の第３実施形態の無電極放電灯５０は、ヒーター１６に、二次コイル４１、コンデンサーＣ１、からなる共振回路４２と、雰囲気温度に応じて抵抗値が変動する、例えばＰＴＣサーミスタ等の熱感温素子５１を接続している。
【００４６】
熱感温素子５１は、ランプ温度の高温時に抵抗値が高くなり、ランプ温度の低温時に抵抗値が低くなる。
【００４７】
無電極放電灯５０は、暗所における始動時に、熱感温素子５１の抵抗値が低くなることによりヒーター１６を加熱し、ヒーター１６の熱によって長残光蛍光体１５を活性化し、長残光蛍光灯１５から発生する初期電子によって、その後の点灯時の放電を促進する。
【００４８】
第３実施形態の無電極放電灯５０によれば、共振回路４２に、温度により抵抗値が変動する熱感温素子５１を接続することにより、低温時にヒーター１６を加熱させて長残光蛍光体１５を活性化させて長残光蛍光体１５から発する初期電子によって暗所始動性を確保することができる。
【００４９】
なお、前記各実施形態で使用したバルブ１１、口金３３等は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の無電極放電灯を適用した照明器具の外観図
【図２】本発明に係る第１実施形態の無電極放電灯の内部構造を説明する縦断面図
【図３】図２の無電極放電灯のランプ部の縦断面図
【図４】図２のカプラの縦断面図
【図５】図１の無電極放電灯に適用されたヒーターの回路構成図
【図６】本発明に係る第２実施形態の無電極放電灯に適用されたヒーターの回路構成図
【図７】図６の無電極放電灯における周波数特性図
【図８】本発明に係る第３実施形態の無電極放電灯に適用されたヒーターの回路構成図
【符号の説明】
【００５１】
１  照明器具
５  点灯回路
１０、４０、５０  無電極放電灯
１１  バルブ
１２  キャビティ
１４  カプラ
１５  長残光蛍光体
１６  ヒーター
２０  密閉空間（気密空間）
２２、２７  保護膜
２３  蛍光体膜
２４  排気細管
２５  金属容器
２８  短残光蛍光体膜（蛍光体膜）
２９  長残光蛍光体膜（蛍光体膜）
３１  フェライトコア
３２  誘導コイル
４２  共振回路
５１  熱感温素子
【図１】
2010050055.tif 000004
【図２】
2010050055.tif 000005
【図３】
2010050055.tif 000006
【図４】
2010050055.tif 000007
【図５】
2010050055.tif 000008
【図６】
2010050055.tif 000009
【図７】
2010050055.tif 000010
【図８】
2010050055.tif 000011